DE2846610A1 - DEVICE FOR HEATING RUBBER PRODUCTS WITH UHF ENERGY - Google Patents
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Abstract
Description
DiPL.-PHYS. DR. WALTHER J UN I US 3 HannoverDiPL.-PHYS. DR. WALTHER J UN I US 3 Hanover
h 24.10.1978 h October 24th, 1978
Dr.J/Ha Meine Akte: 565Dr.J / Ha My files: 565
Paul Troester Maschinenfabrik, Am Brabrinke 2-4-, 3 HannoverPaul Troester machine factory, Am Brabrinke 2-4-, 3 Hanover
Vorrichtung zum Srwärmen von Kautsclrakerzeugnissen mitDevice for heating chewing products with
ÜHF-EnergieÜHF energy
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Kautschukerzeugnissen, insbesondere in Strangform, zum Zwecke der Vulkanisation, mit UHP-Energie, bestehend aus mindestens einer Resonatorkammer, in der das zu erwärmende Produkt befindlich ist, einem UHF-Generator und einem von diesem zur Resonatorkammer führenden ¥ellenleiter.The invention relates to a device for heating Rubber products, in particular in strand form, for the purpose of vulcanization, with UHP energy, consisting of at least one resonator chamber in which the product to be heated is located, a UHF generator and a from this waveguide leading to the resonator chamber.
In der Technik werden immer kompliziertere Strangprofile aus Gummi, insbesondere Moosgummi, benötigt. Diese dienen z.B. als Dichtungen für Türen und Fenster im Bauwesen, in der Automobilindustrie, im Kühlschrankbau und in vielen anderen Industriezweigen. Diese Profile haben nicht nur eine komplizierte Aussenform, sondern oft darüber hinaus in ihrem Inneren Hohlräume und Kammer, damit es im Betrieb möglich ist, daß sich diese Profilstränge auf ein sehr enges Volumen zusammendrücken lassen, wobei die Profile selbst in ihrem Querschnitt oft eine winkelförmige oder wellenförmige Ροπή anzunehmen haben und so gestaltet sein müssen, daß sieMore and more complicated extruded profiles made of rubber, in particular foam rubber, are required in technology. These serve e.g. as seals for doors and windows in construction, in the automotive industry, in refrigerator construction and many others other industries. These profiles not only have a complicated outer shape, but also often in their own Inner cavities and chambers so that during operation it is possible for these profile strands to occupy a very narrow volume Can be pressed together, the profiles themselves often having an angular or undulating cross-section Ροπή and must be designed in such a way that they
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auch "bei langem Betrieb ihre Elastizität behalten, nicht reißen, zerrieben werden oder von einer meist winkelförmig abstehenden Haltelasche abgerissen werden. Diese Anforderungen an G-ummiprofile, insbesondere Moosgummiprofile, machen es erforderlich, daß der Profilstrang über seinen ganzen Querschnitt und über seine ganze Länge gleichmäßig ausvulkanisiert ist und keine Stellen aufweist, an denen es durch zu starke örtliche Energiekonzentration zu Überhitzungen oder gar zu Verbrennungen gekommen ist.not even "retain their elasticity during long periods of operation tear, be ground or be torn from a mostly angularly protruding retaining tab. These Requirements for rubber profiles, especially foam rubber profiles, make it necessary that the profile strand over its entire cross section and over its entire length is evenly vulcanized and no spots where it is caused by excessive local energy concentration overheating or even burns.
Derart komplizierte G-ummiprof ile, insbesondere aus Moosgummi, lassen sich nur in einem v/eitgehend homogenen TJHF-Energiefeld vulkanisieren. UHF-Energie ist elektromagnetische Energie, die im Bereich der Millimeterwellen, Zentimeterwellen, Dezimeterwellen liegt. Diese Energie wird meist in Magnetrons erzeugt, durch Wellenleiter in Form von Hohlleitern runden oder rechteckigen Quer* schnitts in Resonatorkammern geleitet, in denen diese Energie auf das zu erwärmende und zu vulkanisierende Produkt einwirkt. Die Schwierigkeiten der Erwärmung mit TJHI1-Energie bestehen darin, eine geeignete, möglichst gleichmäßige Feldverteilung in der Resonatorkammer zu erreichen. Denn ungleichmäßige Energieverteilungen führen zu örtlichen Überhitzungen oder gar Verbrennungen einerseits, zu geringfügigen Erwärmungen und damit zu unausvulkanisierten Stellen andererseits. Die gleichmäßige Feldverteilung ist sehr schwierig einstellbar. Denn wenn man mit Hilfe einer Meßsonde eine gleichmäßige Feldverteilung im Leerzustand der Resonatorkammer eingestellt hat, wird durch das polare zu erwärmende Produkt diese Feldverteilung gestört und es tritt an ihreSuch complicated rubber profiles, especially those made of foam rubber, can only be vulcanized in a continuously homogeneous TJHF energy field. UHF energy is electromagnetic energy in the range of millimeter waves, centimeter waves, decimeter waves. This energy is mostly generated in magnetrons, conducted through waveguides in the form of waveguides with a round or rectangular cross-section into resonator chambers, in which this energy acts on the product to be heated and vulcanized. The difficulties of heating with TJHI 1 energy are to achieve a suitable field distribution that is as uniform as possible in the resonator chamber. Because uneven energy distributions lead to local overheating or even burns on the one hand, to slight warming and thus to uncured areas on the other. The uniform field distribution is very difficult to adjust. Because if you have set a uniform field distribution in the empty state of the resonator chamber with the help of a measuring probe, this field distribution is disturbed by the polar product to be heated and it occurs
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Stelle eine andere.Make another.
Bei Mikrowellenherden zur Erwärmung von Speisen treten diese Schwierigkeiten auch auf. Zu deren Minderung ist es bereits vorgeschlagen, einen Wellenleiter zu verzweigen und die Energie über zwei Schlitzstrahler, die um 9o° gegeneinander versetzt in ihrer Richtung angeordnet sind, in die Resonatorkammer einzukoppeln· Das führt zu einer gewissen Verbesserung der Homogenität, weil nunmehr zwei senkrecht zueinander stehende Felder in der Resonatorkammer wirksam sind. Dieses mag für viele Fälle der Erwärmung von Speisen hinreichend sein. Denn Speisen sind immer wasserhaltig und durch den Gehalt an Wasser können Verbrennungen erst dann auftreten, wenn das Wasser vollständig verdampft ist. Das hingegen erfordert sehr erhebliche örtlich konzentrierte Energiemengen, da für die Überführung von Wasser aus dem flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand erhebliche Wärmemengen notwendig sind. Anders ist es bei der Erwärmung von wasserfreien Erzeugnissen, zu denen die Kautschuckerzeugnisse zählen. Hier ist die Gefahr des Auftretens von Verbrennungen an Stellen hoher Energiedichte sehr viel größer, weil hier nicht eine Verdampfungswärme schützend zur Verfügung steht.These difficulties also occur with microwave ovens for heating food. To reduce it is it already proposed to branch a waveguide and transfer the energy through two slot radiators that are arranged offset from one another in their direction by 90 °, to be coupled into the resonator chamber leads to a certain improvement in homogeneity because there are now two fields that are perpendicular to one another are effective in the resonator chamber. This may be sufficient for many cases of heating food. Because food always contains water and because of the water content, burns can only occur when the water has completely evaporated. That, on the other hand, requires very considerable locally concentrated Amounts of energy, as considerable for the conversion of water from the liquid state into the gaseous state Amounts of heat are necessary. It is different with the heating of anhydrous products to which the rubber products count. The risk of burns occurring in places is higher here Energy density is much greater because there is no protective heat of evaporation available here.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, für die Erwärmung von Kautschuckerzeugnissen insbesondere zum Zwecke der Vulkanisation eine Möglichkeit einer guten Energienutzung bei einer gleichmässigen Feldverteilung zu schaffen»It is the object of the invention for the heating of rubber products in particular for the purpose of Vulcanization to create a possibility of a good use of energy with an even field distribution »
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Die Erfindung besteht darin, daß der Wellenleiter eine "Verzweigung aufweist, daß jeder Zweig des Wellenleiters an die Resonatorkammer angekoppelt ist und daß mindestens ein Zweig unmittelbar neben der Ankopplungsstelle an die Resonatorkammer eine Abstimmvorrichtung aufweist und diese so angeordnet ist, daß die Feldgeometrie im Behandlungsraum veränderbar und der Wellenwiderstand der Wellenleiter an den Mikrowellengenerator anpaßbar ist.The invention consists in that the waveguide has a "branch" that each branch of the waveguide is coupled to the resonator chamber and that at least one branch immediately next to the docking point to the resonator chamber has a tuning device and this is arranged so that the field geometry in the treatment room can be changed and the Characteristic impedance of the waveguide is adaptable to the microwave generator.
Diese Äbstimmvorrichtung wirkt nicht nur auf den einen Zweig, sondern sie wirkt gleichzeitig auch auf den anderen Zweig. Diese Abstimmvorrichtung wirkt aber nicht nur auf die Wellenverteilung in den beiden Zweigen des Wellenleiters, sondern sie- wirkt auch unmittelbar auf die Abstrahlungseigenschaften der Ankopplungsstellen ein. Somit hat sie zweierlei Jrinktion; Sie verändert die Wellenverteilung und damit die Reflektion in den Zweigen des Wellenleiters und die Abstrahlungs- bzw. Antenneneigenschaften der Ankopplungsstellen. Das ermöglicht durch Herabsetzung der Reflektion auf einen möglichst geringen Anteil und eine für den jeweils zu erwärmenden Profilstrangtyp geeignete gleichmäßige Peldverteilung, woraus eine gleichmäßige Durchwärmung und damit eine gleichmäßige Yulkanisation des Profilstranges bei günstigster Energbausnutzung resultiert.This tuning device not only acts on one branch, but also acts on it at the same time the other branch. This tuning device does not only affect the wave distribution in the two Branches of the waveguide, but she- also acts directly on the radiation properties of the coupling points. So it has two things Jrinction; It changes the wave distribution and thus the reflection in the branches of the waveguide and the radiation or antenna properties of the Coupling points. This is made possible by reducing the reflection to as low a proportion as possible and one for the type of extruded profile to be heated suitable uniform field distribution, resulting in uniform heating and thus uniform Vulcanization of the profile strand with the most favorable use of energy results.
Zweckmäßig ist es, wenn die Abstimmvorrichtung ein verschiebbarer KurζSchlußschieber ist. Dieser braucht nicht nur in einem Zweig eingesetzt zu sein, Abstimmvorrichtungen können am Ende eines jeden Zweiges vorge-It is useful if the tuning device is a displaceable KurζSchlußschieber. This needs not only to be used in one branch, voting devices can be provided at the end of each branch.
selaen sein. Die Länge der TerSchiebungsstrecke eines solchen Kurzschlußschiebers ist gleich, oder größer einem Viertel der benutzten Wellenlänge.be selaen. The length of the displacement path of a such short-circuit slide is equal to or greater than a quarter of the wavelength used.
Ein besonders einfacher Aufbau mit einer besonders wirkungsvollen Ankopplung up.d Abstimmung lässt sich dann erreichen, wenn die Verzweigung I-förmig gestaltet ist und beide Zweige parallel zu einer Wandung der Resonatorkammer verlaufen. Hierbei werden die Eaergieauskoppelstellen in einem Abstand größer oder gleich dem Abstand eines Viertels der benutzten Wellenlänge vom Ende jeden Zweiges angeordnet.A particularly simple structure with a particularly effective coupling up.d vote can be then achieve when the branch is designed I-shaped and both branches parallel to a wall run the resonator chamber. Here, the Eaergieauskoppelstellen larger or greater at a distance arranged equal to the distance of a quarter of the wavelength used from the end of each branch.
Eine einwandfreie Messung der Abstimmung auf eine möglichst gute Energienutzung lässt sich dadurch erreichen, daß in dem angepassten Absorptionszweig des in dem Wellenleiter hinter dem UHF-Generator eingebauten Zirkulators eine Meßsonde angebracht wird. Der Zirkulator ist ein Bauteil der UHF-Technik, in das ein Wellenleiter Energie einführt, ein benachbart angeordneter Wellenleiter Energie auskoppelt und ein dritter Wellenleiter vorgesehen ist, in den aus dem Energie herausführenden Wellenleiter zurück in den Zirkulator gekoppelte Energie eingeleitet wird. Dieser dritte Wellenleiter wird mit einem angepaßten Widerstand versehen, um reflektierte Energie nicht in den Generator zurücktreten zu lassen. Das Wesen des Zirkulators besteht darin, daß in ihm nur "Ein-Weg-Verbindungen" für die UHF-Energie vorhanden sind, derart, daß eingespeiste Energie immer in den benachbarten Hohlleiter in einem bestimmten unveränderbaren Ri£htungssinn eingekoppelt wird.A flawless measurement of the coordination with the best possible energy use can be achieved by that in the adapted absorption branch of the built in the waveguide behind the UHF generator Circulator a measuring probe is attached. The circulator is a component of UHF technology into which a waveguide introduces energy, an adjacently arranged waveguide decouples and inputs energy third waveguide is provided, in the waveguide leading out of the energy back into the circulator coupled energy is introduced. This third waveguide is matched with one Provide resistance to prevent reflected energy from re-entering the generator. The essence of the circulator is that in it only "one-way connections" for the UHF energy are available in such a way that the energy fed in is always in the neighboring Waveguide is coupled in a certain unchangeable direction.
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Ein derartiger Zirkulator wird in den meisten mit TJHF-Energie arbeitenden Vorrichtungen hinter dem UHF-Energie-Generator angeordnet, um zu vermeiden, daß Reflektionen bis zum Generator zurückgelangen können und auf den Generator einwirken können. Die vorliegende Erfindung nutzt einen solchen Zirkulator ztir Messung der reflektierten Energie, in-dem im Dämpfungszweig eine Heßsonde angeordnet ist, die bei geeigneter Abstimmung einen O-Wert der reflektierten Energie mißt. Diese Meßsonde wird für eine automatisch arbeitende Abstimmvorrichtung benutzt, die aus einem Motor an der Abstimmvorrichtung und einem Steuergerät für den Motor besteht, das durch die Meßsonde im Dämpfungszweig des Zirkulators gesteuert ist. Diese automatisch arbeitende Abstimmvorrichtung weist aber zweckmäßigerweise noch eine von Hand zu betätigende Vorrichtung zur Verstimmung der vom Steuergerät eingestellten Abstimmung auf, weil es notwendig sein kann, in einer stärker homogenen Peldverteilung neben dem Maximum der Snergienutzung zu arbeiten.Such a circulator is behind in most devices using TJHF energy the UHF energy generator arranged to prevent reflections from getting back to the generator can and can act on the generator. The present invention uses such a circulator ztir measurement of the reflected energy, in-which im A Hesssonde is arranged attenuation branch, which, with suitable coordination, has an O-value of the reflected Measures energy. This measuring probe is used for an automatically operating tuning device, which consists of a Motor on the tuning device and a control unit for the motor, which is through the measuring probe in Is controlled damping branch of the circulator. However, this automatically working tuning device has expediently also a manually operated device for detuning the set by the control unit Vote on, because it may be necessary in a more homogeneous field distribution next to the To work maximum of energy use.
Vorteilhaft ist es, wenn die Resonatorkammer von mindestens einer weiteren Ankoppelstelle mit Energie gespeist wird. Dann wir die Aufheizenergie durch eine Vielzahl von Ankoppelstellen in das aufzuheizende Material eingeleitet und vermag hier eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erzeugen.It is advantageous if the resonator chamber is fed with energy from at least one further coupling point will. Then we transfer the heating energy through a large number of coupling points into the material to be heated initiated and is able to generate a more even temperature distribution here.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines schematisch dargestellten Auführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The essence of the invention is explained in more detail below with the aid of a schematically illustrated embodiment explained. Show it:
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g. 1 eine biockschematisehe Ansicht der Vorrichtung, G. 1 is a block schematic view of the device,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II.Fig. 2 is a section along the line H-II.
Im Mikrowellengenerator 1 wird UHF-Energie erzeugt, die über den Wellenleiter 2 und den in diesen eingeschalteten Zirkulator 3 an die Verzweigungsstelle 4 weitergeleitet wird. Die von hier abgehenden Zweige 5 verlaufen parallel zur Resonatorkaramer 6, durch die ein Transportband 7 mit einem vulkanisierenden ProfilIn the microwave generator 1, UHF energy is generated, which is switched on via the waveguide 2 and the one connected in it Circulator 3 is forwarded to the branch point 4. The branches going out from here 5 run parallel to the resonator caramer 6 through which a conveyor belt 7 with a vulcanizing profile
8 verläuft. Im Abstand von etwa einer halben Wellenlänge vom Ende jeden Zweiges ist eine Auskoppelstelle8 runs. There is a decoupling point at a distance of about half a wavelength from the end of each branch
9 vorgesehen, über die Energie aus jedem Zweig 5 in die Resonatorkammer 6 gekoppelt wird. Am Ende eines jeden Zweiges 5 befindet sich eine Abstimmvorrichtung 10, z.B. in Form eines Kurzschlußschiebers. Auf der rechten Seite der Zeichnung ist eine Handabstimmvorrichtung in Form eines Handgriffes 11, auf der linken Seite eine Abstimmvorrichtung mit einem Elektromotor 12 vorgesehen. Dieser Elektromotor wird in Betrieb gesetzt über ein Steuergerät 13, welches durch eine Meßsonde im Dämpfungsaeig 14 des Zirkulators 3 gesteuert ist. Die Abstimmvorrichtungen9 is provided, via which energy from each branch 5 is coupled into the resonator chamber 6. At the end of one in each branch 5 there is a tuning device 10, for example in the form of a short-circuit slide. On the right-hand side of the drawing is a hand-held tuning device in the form of a handle 11 a tuning device with an electric motor 12 is provided on the left-hand side. This electric motor is put into operation via a control unit 13, which by a measuring probe in the damping shaft 14 of the Circulator 3 is controlled. The voting devices
10 sind als KurzSchlußschieber ausgebildet. Es können weitere Auskopplungen vorgesehen werden. Neben den Verkopplungsstellen 9 sind weitere Ausführungsmöglichkeiten von Auskopplungsstellen 15 in jedem Zweig dargestellt.10 are designed as a short-circuit slide. It further decoupling can be provided. In addition to the coupling points 9, there are further design options for coupling out points 15 in each Branch illustrated.
Die im UHF-G-enerator erzeugte Energie wird über den Wellenleiter 2 dem Zirkulator 5 zugeführt. Aus diesem gelangt die Energie zur Verzweigungsstelle 4 und in die Zweige 5. An deren Enden reflektierte Energie ge-The energy generated in the UHF-G enerator is via the Waveguide 2 fed to circulator 5. From this the energy reaches the branch point 4 and in the branches 5. Energy reflected at their ends
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langt wiederum in den Zirkulator 3, und zwar in dessen Dämpfungszweig 14. Die in die Zweige 5 eingeleitete TJHi1TJünergie wird über die Ankopplung3stellen 9,5 in die Resonatorkamraer 6 eingekoppelt, wo sie ein TJHJT-FeId "bildet, das zur Erwärmung des Produktstranges 8 dient, der auf dem Förderband 7 durch die Resonatorkammer befördert wird, 3ine jeweils günstigste Feldverteilung lässt sich durch Verschiebung der Kurzschlußschieber 10 einstellen. Dieses kann mittels des Handrades 11 τοη Hand geschehen oder motorisch über den Ko tor 12. Dieser wird von einem Steuergerät 13 in Tätigkeit gesetzt, und zwar solange, bis der MhIer im Dämpfungszweig 14 des Zirkulators 3 einen Kinimalwert der in den Zirkulator reflektierten UHF-Uaergie anzeigt. Dann ist erreicht, daß ein Kaximum an Snergie in die Resonatorkammer 6 eingespeist wird. Damit ist aber nicht zwangsläufig auch eine möglichst gleichmäßige Feldverteilung über den Querschnitt des aufzuheizenden Hateriales gewährleistet. Diese kann neben einem solchen Maximum liegen. Daher wird nach der automatischen Steuerung, gegebenenfalls von Hand mittels des Handrades 11, eine"Verstimmung"vorgenommen. reaches again into the circulator 3, namely in its damping branch 14. The TJHi 1 TJunergy introduced into the branches 5 is coupled into the resonator chamber 6 via the coupling 3 places 9.5, where it forms a TJHJT field "which is used for heating of the product strand 8, which is conveyed on the conveyor belt 7 through the resonator chamber, 3 a most favorable field distribution can be set by shifting the short-circuit slide 10. This can be done by means of the handwheel 11 τοη hand or motorized via the Ko tor 12. This is a Control unit 13 is activated until the MhIer shows a kinimal value of the UHF energy reflected in the circulator in the damping branch 14 of the circulator 3. Then a maximum of energy is fed into the resonator chamber 6 a field distribution that is as uniform as possible over the cross-section of the material to be heated is not necessarily guaranteed just lie at such a maximum. Therefore, after the automatic control, if necessary by hand by means of the handwheel 11, a “detuning” is carried out.
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: B29C 35/10 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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